Políticas de operación óptima por medio de cómputo evolutivo y algoritmo gradiente reducido generalizado: Presa Cointzio, Michoacán, México

• Padilla-Morales, Luis Daniel ^[1] ; Arganis-Juárez, Maritza Liliana ^[1] ; Mendoza-Ramírez, Rosalva ^[1] ; Domínguez-Mora, Ramón ^[1] ; Carrizosa-Elizondo, Eliseo ^[1] ; Rojas-Flores, Josué ^[1] ; Sol-Benítez, Aníbal ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional Autónoma de México

     Universidad Nacional Autónoma de México

     México

     
• Localización: Tecnología y Ciencias del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 13, Nº. 2 (marzo-abril), 2022, págs. 405-448
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Obtaining optimal operation rules by means of evolutionary computation and GRG algorithms: Cointzio Dam, Michoacán, Mexico
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• Resumen
  • español

    En este estudio se obtuvieron políticas de operación del tipo curvas Z, usando dos métodos de optimización: el de gradiente reducido generalizado (GRG) no lineal y un algoritmo genético (AG) simple, y se aplicaron a un sistema de aprovechamiento hidráulico localizado en la cuenca del lago de Cuitzeo, que juega un papel importante en el abastecimiento de agua a una parte de la población de la ciudad de Morelia y en el riego de varios módulos del Distrito de Riego (DR) 020, conocido como Morelia-Queréndaro. Con cada política obtenida se simuló el funcionamiento del sistema, usando el registro histórico de volúmenes de ingreso al sistema, para poder comparar con lo reportado por la Comisión Nacional del Agua (Conagua), y se eligieron aquellas que mantuvieron el balance entre cumplimiento de demandas y menor presencia de derrames o de déficits. Finalmente, con el fin de revisar el comportamiento del sistema en el largo plazo al utilizarse las políticas seleccionadas, se simularon series de volúmenes de ingreso mensual sintéticos con 100 años de registro, generados con el método de Svanidze. La comparación de los resultados de déficit y derrames a nivel mensual y anual de las simulaciones realizadas con la curva Z histórica, AG y GRG, indicaron que el AG tuvo un comportamiento aceptable tanto en el periodo histórico como a largo plazo, pues aunque los volúmenes derramados aumentaron, la magnitud en la que lo hicieron es menor a la magnitud en la que se redujo el déficit, y como la presa de Cointzio ha sido utilizada para suministro de agua a la planta potabilizadora de Vista Bella y para riego de 4 de los 5 módulos del Distrito de Riego 020 se eligió la regla de operación que controló mejor el evento de déficit. El algoritmo GRG reportó múltiples ventajas, entre ellas su facilidad de uso y la rapidez con la que encuentra resultados, siempre que no se indiquen demasiadas iteraciones; sin embargo, una desventaja del método es que no siempre converge a un óptimo global, ya que para distintos valores iniciales de la política Z el algoritmo dio diferentes valores óptimos. El AG, por su parte, converge a óptimos globales para cada simulación debido a que cada vez que se aplica el proceso se genera aleatoriamente una población y el resultado fue el mismo para unas condiciones de coeficientes de penalización dadas. Una limitante del método de los AG es el tiempo de cómputo empleado para la obtención de resultados.

  • English

    In this study, operating policies of the Z curves type were obtained, using two optimization methods: the Generalized Reduced Gradient (GRG) Nonlinear and a simple Genetic Algorithm (GA), and they were applied to a reservoir located in the Cuitzeo lake basin, which plays an important role in supplying water to a part of the population of the city of Morelia and in the irrigation of several modules of the Irrigation District (DR) 020, known as Morelia-Queréndaro. With each policy obtained, the operation of the system was simulated, using the historical record of inflow volumes into the system, to compare with the reported by the National Water Commission (Conagua) and those that maintained the balance between compliance with demands and less presence of spills or deficits. Finally, to review the behavior of the system in the long term when using the selected policies, a series of synthetic monthly inflow volumes with 100 years of record were simulated, generated with the Svanidze method. The comparison of the deficit and spillage results at the monthly and annual level of the simulations carried out with the historical Z curve, GA and GRG, indicated that the GA had an acceptable behavior both in the historical period and in the long term, since, although the volumes spilled increased, the magnitude in which they did so is less than the magnitude in which the deficit was reduced and as the Cointzio dam has been used to supply water to the Vista Bella water treatment plant and for irrigation of 4 of the 5 modules of the irrigation district 020, the operating rule that best controlled the deficit event was chosen.